Django 5实用指南（六）模型与数据库操作

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网络风云9 2025-04-01 15:56:03 ©著作权

文章标签 数据库 python django 后端 ORM 文章分类 Python 后端开发

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在 Django5 中，ORM（对象关系映射）系统是它的核心功能之一。通过 Django 的 ORM，开发者无需直接编写 SQL 语句，就可以通过 Python 类和对象来操作数据库。Django 提供了一个简洁的 API 来定义数据模型、执行数据库迁移、进行查询操作和处理复杂的关系型数据。

本章将详细介绍 Django5 的 ORM 系统，模型的定义，数据库迁移的使用，以及多种数据库操作的实现。

6.1 Django5的ORM系统概述

Django5 的 ORM 允许开发者以面向对象的方式与数据库进行交互。每个 Django 模型类对应数据库中的一张表，模型类的属性则对应数据库表中的字段。ORM 会自动将模型类映射到数据库表，并且支持 CRUD（增、删、改、查）操作。

6.1.1 ORM基础概念

模型类（Model）：代表数据库中的一个表。
查询集（QuerySet）：代表一组从数据库中查询到的对象，支持链式调用，提供了丰富的查询功能。
数据库迁移（Migration）：Django 通过迁移管理数据库的结构变更，确保模型和数据库表结构的一致性。

6.2 模型定义

Django 的模型是通过继承 django.db.models.Model 类来定义的。每个模型类的属性代表数据库表中的字段，Django 会根据模型自动生成数据库迁移文件并同步到数据库。

6.2.1 定义基本模型

下面是一个简单的模型定义示例，表示一个博客文章模型。

from django.db import models

class Post(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)

    content = models.TextField()

    created_at = models.DateTimeField(auto_now_add=True)

    updated_at = models.DateTimeField(auto_now=True)

    def __str__(self):
        return self.title

CharField：用于定义字符字段，通常用于存储短文本（如标题、名称等）。
TextField：用于存储长文本内容，适用于文章、描述等。
DateTimeField：用于存储日期和时间，auto_now_add=True 表示对象创建时自动填充当前时间，auto_now=True 表示每次保存时都会自动更新时间。

6.2.2 字段选项

Django 提供了多种字段类型和选项，以满足不同的数据需求。以下是常用字段类型及其选项：

IntegerField：用于存储整数。
BooleanField：用于存储布尔值（True 或 False）。
EmailField：用于存储电子邮件地址，自动验证邮箱格式。
ImageField：用于存储图像，支持文件上传。

class User(models.Model):
    username = models.CharField(max_length=100, unique=True)

    email = models.EmailField(unique=True)

    is_active = models.BooleanField(default=True)

    avatar = models.ImageField(upload_to='avatars/', null=True, blank=True)

6.3 数据库迁移

Django 通过迁移来管理数据库结构的变更。迁移文件是记录模型更改（如添加字段、修改字段类型等）的脚本，它允许开发者在开发过程中轻松地应用和回滚数据库变更。

6.3.1 创建迁移文件

每当你对模型进行更改时，都需要生成一个迁移文件。使用 makemigrations 命令来创建迁移文件：

python manage.py makemigrations

该命令会根据模型的更改生成迁移文件，通常位于 migrations 目录下。迁移文件名会以数字和描述性名称命名，如 0001_initial.py。

6.3.2 应用迁移

生成迁移文件后，使用 migrate 命令将更改应用到数据库：

python manage.py migrate

这会将所有待处理的迁移文件应用到数据库，并保持数据库与模型同步。

6.3.3 查看迁移历史

使用 showmigrations 命令可以查看迁移文件的状态和历史：

python manage.py showmigrations

6.3.4 反向迁移

如果你想撤销某个迁移，可以使用 migrate 命令指定一个特定的迁移版本来回滚：

python manage.py migrate app_name 0001

这将回滚到指定的迁移文件。

6.4 数据库操作

Django 提供了丰富的数据库操作 API，可以通过模型进行增、查、改、删等操作。

6.4.1 创建数据（Create）

可以使用模型类的 create() 方法来直接创建并保存一个对象。

# 创建并保存一个新的文章

post = Post.objects.create(
    title="Django ORM",

    content="Django ORM is very powerful for database operations.",
)

或者通过实例化模型对象并使用 save() 方法保存数据：

post = Post(title="Another Post", content="This is another example.")

post.save() # 保存到数据库

6.4.2 查询数据（Read）

Django 的查询集 API 提供了强大的查询功能，可以进行过滤、排序、分页等操作。

6.4.2.1 获取所有数据

# 获取所有文章

posts = Post.objects.all()

6.4.2.2 按条件过滤数据

# 获取标题为 'Django ORM' 的文章

post = Post.objects.filter(title="Django ORM")

6.4.2.3 获取单个对象

# 获取特定 ID 的文章

post = Post.objects.get(id=1)

注意： get() 方法会抛出 DoesNotExist 异常，如果没有找到匹配的对象。

6.4.2.4 排序数据

# 按创建时间倒序排序

posts = Post.objects.all().order_by('-created_at')

6.4.2.5 限制查询结果

# 获取前 5 条文章

posts = Post.objects.all()[:5]

6.4.3 更新数据（Update）

Django 提供了 update() 方法来批量更新数据。如果只想更新单个对象，可以先查询并修改对象，然后保存。

# 更新文章内容

post = Post.objects.get(id=1)

post.content = "Updated content"

post.save()  # 保存更新

# 使用 update() 批量更新
Post.objects.filter(id=1).update(content="Updated content")

6.4.4 删除数据（Delete）

可以使用 delete() 方法删除对象。注意，delete() 是一个方法，必须先查询对象再调用它。

# 删除单个文章
post = Post.objects.get(id=1)

post.delete()

# 批量删除
Post.objects.filter(id__gt=5).delete()

6.4.5 聚合操作

Django 的 ORM 还支持聚合操作，如计算总和、平均值、最大值等。

from django.db.models import Count, Max, Avg

# 统计文章数量
article_count = Post.objects.aggregate(Count('id'))

# 获取最新的创建时间
latest_post = Post.objects.aggregate(Max('created_at'))

# 获取文章内容的平均长度
average_length = Post.objects.aggregate(Avg('content'))

6.5 关系型数据操作

Django 支持一对一、一对多和多对多等关系型数据模型。通过在模型中使用外键（ForeignKey）、一对一字段（OneToOneField）和多对多字段（ManyToManyField）来建立不同的关系。

6.5.1 一对多关系（ForeignKey）

例如，假设每篇文章都属于某个作者，文章和作者之间是“一对多”的关系。我们可以在 Post 模型中使用 ForeignKey 来表示这个关系。

class Author(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)

class Post(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)

    content = models.TextField()

    author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)

在这个示例中，每篇文章都有一个与之关联的作者，ForeignKey 创建了一个指向 Author 模型的外键关系。

6.5.2 多对多关系（ManyToManyField）

多对多关系通常用于表示两个模型之间的多对多的关系。比如，文章和标签之间的关系就是多对多关系。

class Tag(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=50)

class Post(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)

    content = models.TextField()

    tags = models.ManyToManyField(Tag)

在这个示例中，Post 和 Tag 模型之间存在多对多关系，使用 ManyToManyField 来定义该关系。